ВУЗ:
Составители:
Рубрика:
2. Создание условий, при которых образующиеся при распаде вещества препятствуют более глубокому
разложению полимера.
3. Создание условий, при которых распад протекает обратимо.
На практике в большинстве случаев используется первый метод [2].
2. ТЕРМОАКТИВАЦИОННЫЙ ПОДХОД К ПРОГНОЗИРОВАНИЮ
РАБОТОСПОСОБНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ КОМПОЗИТНЫХ МАТЕРИАЛОВ
В ранних работах [3, 4, 5] проблема долговечности (основного параметра работоспособности твёрдых тел)
рассматривалась на основе представлений классической механики о пластических деформациях. При этом разрушение
твёрдого тела считалось критическим событием, наступающим, когда действующие в материале напряжения достигают
некоторой предельной величины.
Впоследствии долговечность стали рассматривать как часть общей теории надёжности, и расчёты её проводились с
использованием математического аппарата теории вероятностей, а также теории множеств. Сложность этого подхода
заключается в ограниченных возможностях получения достаточного статистического материала [5].
Дальнейший путь к построению теории долговечности связан с изучением физико-химических свойств и параметров
объектов, процессов, происходящих в них, физической природы и механизма разрушения. При этом используются
уравнения, отражающие физические закономерности. Согласно кинетической концепции прочности разрушение твёрдого
тела рассматривается не как критическое событие, а как постепенный кинетический, термоактивационный процесс,
развивающийся в механически напряжённом теле во времени с момента приложения к нему нагрузки, в том числе
меньше критической [6, 7, 8].
2.1. ТЕРМОФЛУКТУАЦИОННАЯ КОНЦЕПЦИЯ МЕХАНИЧЕСКОГО
ПОВЕДЕНИЯ ТВЁРДЫХ ТЕЛ
Развитие кинетической концепции обязано в первую очередь фундаментальным работам школы С.Н. Журкова. В
отличие от механических представлений, учитывающих лишь конкуренцию между приложенной силой и силами
межатомных связей, она рассматривает тепловое движение атомов как решающий фактор процесса механического
разрушения [9]. Вначале был установлен универсальный характер временной зависимости прочности (рис. 2.1).
τ
β=σ
a
lg
;
()
β
σ−
=
τ
expa , (2.1)
где а и β – постоянные коэффициенты, определяющие зависимость долговечности от напряжения при постоянной
температуре испытания.
Его суть состоит в том, что для разрушения материала необходимо время, в течение которого в нагруженном теле
протекают процессы, приводящие к его разделению на части.
Рис. 2.1. Схематический вид силовой зависимости долговечности
в широком диапазоне изменения напряжения (температура постоянная)
Зависимость lgτ–σ не может оставаться линейной в области малых значений напряжений (при σ→0), так как это
означало бы, что распад тела на части происходит самопроизвольно в отсутствии внешнего напряжения. Вследствие
ограниченности скорости распространения упругих волн в твёрдых телах отклонение от закономерности можно ожидать
и в области больших напряжений (очевидно, на графике в области высоких напряжений должен появиться излом). Кроме
того, зависимости lgτ−σ, полученные при испытаниях в воздухе и в вакууме с достаточной точностью, совпадают. Это
свидетельствует о том, что временная зависимость прочности отражает сущность процесса разрушения «в чистом виде»,
а не побочные явления, связанные с действием окружающей среды [7].
Экспериментально изучив и роль температуры, т.е. её влияние на константы а и β, С.Н. Журков пришёл к носящей
его имя формуле для долговечности τ:
γσ−
τ=τ
RT
U
0
0
exp
, (2.2)
где τ – долговечность, с; τ
0
– период колебания атомов в твёрдом теле, с; U
0
– эффективная энергия активации
разрушения, кДж/моль; γ – структурно-чувствительная константа, кДж/(моль·МПа); R – универсальная газовая
постоянная, кДж/(моль·К); σ – напряжение, МПа; T – температура, К [9, 10].
σ
lgτ
Страницы
- « первая
- ‹ предыдущая
- …
- 5
- 6
- 7
- 8
- 9
- …
- следующая ›
- последняя »
